콘크리트 구조물은 시공 후 다양한 원인에 의해 물리적, 화학적 변형을 통해 물리적인 성능이 저하된다. 이러한 콘크리트 구조물의 성능저하는 사용수명을 감소하기 때문에 합리적인 보수보강이 필요하다. 최근 콘크리트 구조물의 효율적인 보수을 위해, 부착성능을 향상시킨 하이브리드 보수재료에 대한 연구가 활발히 수행되어오고 있다. 본 연구에서는 기존콘크리트와의 부착성능 및 수밀성을 향상시키기 위해 초속경 시멘트에 PVA 분말수지, 나일론 섬유, 라텍스를 혼입 한 하이브리드 보수재를 개발하였다. 보수재료의 성능평가를 위해 압축강도, 건조수축, 부착강도 실험을 수행하였다. 또한 미리 손상이 발생한 시험체를 제작한 후 보수 전후의 휨부착 성능평가를 수행하였다. 휨강도 평가결과, 기존의 초속경시멘트만 혼입한 시험체를 제외한 모든 실험체에서 110%~150%정도 휨강도가 크게 나타났고, 휨강도에 의해 발생된 균열패턴은 모든 실험체가 기존 콘크리트와 일체 거동하는 것으로 나타났다.
콘크리트 구조물은 시공 후 다양한 원인에 의해 물리적, 화학적 변형을 통해 물리적인 성능이 저하된다. 이러한 콘크리트 구조물의 성능저하는 사용수명을 감소하기 때문에 합리적인 보수보강이 필요하다. 최근 콘크리트 구조물의 효율적인 보수을 위해, 부착성능을 향상시킨 하이브리드 보수재료에 대한 연구가 활발히 수행되어오고 있다. 본 연구에서는 기존콘크리트와의 부착성능 및 수밀성을 향상시키기 위해 초속경 시멘트에 PVA 분말수지, 나일론 섬유, 라텍스를 혼입 한 하이브리드 보수재를 개발하였다. 보수재료의 성능평가를 위해 압축강도, 건조수축, 부착강도 실험을 수행하였다. 또한 미리 손상이 발생한 시험체를 제작한 후 보수 전후의 휨부착 성능평가를 수행하였다. 휨강도 평가결과, 기존의 초속경시멘트만 혼입한 시험체를 제외한 모든 실험체에서 110%~150%정도 휨강도가 크게 나타났고, 휨강도에 의해 발생된 균열패턴은 모든 실험체가 기존 콘크리트와 일체 거동하는 것으로 나타났다.
Concrete structures are degraded physically and chemically due to various reasons after construction. Because the deterioration of concrete structure reduces the service life, reasonable repair and maintenance techniques are needed. Recently, in order to efficiently repair concrete structures, many ...
Concrete structures are degraded physically and chemically due to various reasons after construction. Because the deterioration of concrete structure reduces the service life, reasonable repair and maintenance techniques are needed. Recently, in order to efficiently repair concrete structures, many researches on hybrid repair materials having improved adhesion performance have been carried out actively. In this study, we developed a hybrid repair material containing rapid hardening cement, PVA powder, nylon fiber, and latex to improve adhesion and water-tightness of existing concrete. The compressive strength, drying shrinkage and the adhesion strength test were carried out to evaluate the performance of the repair material. In addition, the flexure bond performance was evaluated before and after repair. From the results, the bending strength was 110% ~ 150% in all specimens except for the specimen containing only the rapid hardening cement, and all the specimens behaved with the existing concrete in the crack pattern generated by the bending strength.
Concrete structures are degraded physically and chemically due to various reasons after construction. Because the deterioration of concrete structure reduces the service life, reasonable repair and maintenance techniques are needed. Recently, in order to efficiently repair concrete structures, many researches on hybrid repair materials having improved adhesion performance have been carried out actively. In this study, we developed a hybrid repair material containing rapid hardening cement, PVA powder, nylon fiber, and latex to improve adhesion and water-tightness of existing concrete. The compressive strength, drying shrinkage and the adhesion strength test were carried out to evaluate the performance of the repair material. In addition, the flexure bond performance was evaluated before and after repair. From the results, the bending strength was 110% ~ 150% in all specimens except for the specimen containing only the rapid hardening cement, and all the specimens behaved with the existing concrete in the crack pattern generated by the bending strength.
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문제 정의
이러한 계면 부위의 손상은 기존 콘크리트와 일체화에 영향을 주어 역학적 성능저하 및 수밀성능 감소를 일으킨다. 본 연구에서는 기존 콘크리트와의 부착성능 향상을 위해, 무기계 재료를 기본으로 폴리비닐 아세테이트 수지분말과 나일론 섬유를 이용한 하이브리드 보수재료를 개발하였다.
본 연구에서는 모체콘크리트와의 부착성능 및 수밀성을 향상하기 위해 시멘트계 재료 기반에 유기재료(PVA 분말수지, 라텍스, 나일론 섬유)를 사용하여 하이브리드 보수재료를 개발하였다. 하이브리드 보수재료의 성능평가를 위해 압축강도, 건조수축, 부착강도 실험을 수행하였다.
제안 방법
하이브리드 보수재료의 성능평가를 위해 압축강도, 건조수축, 부착강도 실험을 수행하였다. 또한 미리 손상이 발생한 시험체를 제작한 후 보수 전후의 휨부착 성능평가를 수행하였다.
보수재료의 기존 구조물과의 부착성능 향상 정도를 평가하기 위해, 다음 Fig. 6과 같이 4cm×4cm×16cm의 휨강도 실험체에 중앙부에 4cm×2cm×5cm 의 인위적인 홈을 미리 주고 이를 보수재료로 보수 한 후 휨강도 실험을 수행하였다.
본 연구에서는 기존 보수용 초속경 시멘트에 무기계 재료인 라덱스, 나일론섬유, PVA 분말수지의 혼입률에 따른 콘크리트 보수재료의 압축강도, 건조수축, 보수 후 휨강도 실험을 하였고, 이를 통해 보수재료의 휨부착 성능을 평가를 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
본 연구에서는 모체콘크리트와의 부착성능 및 수밀성을 향상하기 위해 시멘트계 재료 기반에 유기재료(PVA 분말수지, 라텍스, 나일론 섬유)를 사용하여 하이브리드 보수재료를 개발하였다. 하이브리드 보수재료의 성능평가를 위해 압축강도, 건조수축, 부착강도 실험을 수행하였다. 또한 미리 손상이 발생한 시험체를 제작한 후 보수 전후의 휨부착 성능평가를 수행하였다.
대상 데이터
기존 콘크리트와의 부착성능 향상과 수밀성 향상을 위해 라텍스와 폴리비닐 아세테이트(PVA) 성분의 분말 수지를 사용하였다. 사용된 라텍스는 유백색 액체로 고형분 함량 49.
보수재료의 체적변형률 제어를 위해 직경 약 20μm, 길이 12mm, 밀도 1.10 g/cm3의 나일론 섬유를 사용했다. 나이론 섬유는 소성수축균열 저감뿐만 아니라 콘크리트의 물성 및 내구성능을 증진시키는 것으로 알려져 있다.
기존 콘크리트와의 부착성능 향상과 수밀성 향상을 위해 라텍스와 폴리비닐 아세테이트(PVA) 성분의 분말 수지를 사용하였다. 사용된 라텍스는 유백색 액체로 고형분 함량 49.3% 이며, 국내에서 생산된 스틸렌-부타디엔 (Styrene- Butadiene) 계열 제품을 사용하였다. 재료의 물리 화학적 특성은 Table 2 에 표기한 바와 같다.
보수재료의 보수 후 역학적 성능평가 및 수밀성 평가를 위해 Table 3에 제시된 배합에 대해 KS L 5109에 따라 혼합하여 시험체를 제작하였다. 시험체는 압축강도, 건조수축 및 보수 전·후의 휨강도 성능평가를 위해 40 × 40 × 160 mm의 각주형 시험체를 제작하였다. 모든 실험은 실험 변수에 대해 3개의 동일한 시험체를 제작하여 실험을 수행하였으며, 평균하여 결과를 분석하였다.
1은 사용한 바인더의 입자 크기 분포를 나타내고 있다. 초속경 시멘트의 평균 입자 크기는 11μm이며, 보수재료의 높은 연성과 지속적인 외부하중에 의한 추가 균열제어를 위해 직경 20μm의 미세한 나일론 섬유를 사용하였고, 사용한 원재료의 특성은 Fig.1 에 나타내고 있다.
데이터처리
시험체는 압축강도, 건조수축 및 보수 전·후의 휨강도 성능평가를 위해 40 × 40 × 160 mm의 각주형 시험체를 제작하였다. 모든 실험은 실험 변수에 대해 3개의 동일한 시험체를 제작하여 실험을 수행하였으며, 평균하여 결과를 분석하였다. 시험체는 제작 후 24시간 이후 탈형하고, 소정의 재령까지 20 ± 2 ℃의 온도 및 90 % 이상의 항온·항습챔버에서 습윤 양생을 실시하였다.
이론/모형
보수 모르타르의 건조수축 성능평가는 KS F 2424 『모르타르 및 콘크리트의 길이변화 시험방법』에 준하여 실내온도 20±3℃, 상대습도 55±5% 조건에서 실험을 수행하였다. 시험체의 길이변화률은 다음 그림에서와 같이 각주형 모르타르 시험체에 스테인레스 스틸 재질의 스터드를 설치하여 재령에 따라 길이변화를 측정하였다.
보수 모르타르의 기존 콘크리트와의 부착강도 성능평가는 KS F 2762 콘크리트 보수보호재의 접착 강도 시험 방법에 준하여 실험을 수행하였다.
보수재료의 보수 후 역학적 성능평가 및 수밀성 평가를 위해 Table 3에 제시된 배합에 대해 KS L 5109에 따라 혼합하여 시험체를 제작하였다. 시험체는 압축강도, 건조수축 및 보수 전·후의 휨강도 성능평가를 위해 40 × 40 × 160 mm의 각주형 시험체를 제작하였다.
압축강도와 휨강도는 KS L 5105 『시멘트 모르타르의 압축 강도 시험』에 준하여 수행하였으며, Fig. 3은 압축강도 및 휨강도의 실험사진을 나타내고 있다.
성능/효과
(1)압축강도 분석결과 PVA 분말수지의 혼입률이 증가할수록 압축강도가 감소하는 경향이 확인했으며, 나일론 섬유를 혼입한 경우에는 압축강도 감소가 나타났고, 이는 섬유의 분산성 확보 문제인 것으로 판단된다.
(2) 건조 수축은 모든 시험체에서 RC보다 건조수축량이 적게 나타난 것을 확인하였고, 부착강도의 경우에는 분말 수지 첨가량이 많을수록 강도가 높아지는 것을 확인 할 수 있었다.
(3) 보수 후 휨강도 평가에서는 RC를 제외한 모든 실험체들이 노치 없는 건전한 실험체 대비 110% ~ 150% 정도 휨강도 크게 증가한 것을 확인하였고, 휨강도에 의해 발생된 균열 패턴은 모든 실험체에서 기존 콘크리트와 일체거동한 것으로 나타났다.
10은 보수 후 3일 후 휨강도 실험결과를 나타냈으며, 추가적으로 건전한 시험체와 상대적인 값 비교가 필요하기 때문에 노치 없는 건전한 시험체는 SP(sound specimen), 노치에 보수재료를 보강 안한 시험체는 NOR(no-repair specimen) 표시하였다. PVA 분말수지 및 라텍스를 혼입한 시험체의 경우 보수 후 휨강도가 증가하는 것을 확인 할 수 으며, 또한 PVA분말수지의 혼입량이 증가 할수록 휨강도가 증가하였으며, 나일론 섬유와 라텍스를 혼입한 경우 SP 대비 150% 정도로 휨강도가 크게 증가 한 것을 확인 할 수 있었다. 모든 시험체는 Fig.
PVA 분말수지를 사용한 RC-RP3.0이 약 2.3MPa 수준으로 가장 높게 나타났으며, PVA 분말수지와 나일론 섬유를 함유한 실험체 및 라텍스를 사용한 시험체도 모두 RC의 부착강도 1.5MPa이상 나타났으며, 이러한 결과 국내 보수모르타르 품질기준(KS F 4042)에 규정된 1.0MPa 이상으로 보수재료로서의 요구성능을 만족하는 것으로 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
콘크리트 구조물의 물리적인 성능 저하에 영향을 주는 것은 무엇인가?
콘크리트 구조물은 시공 후 다양한 원인에 의해 물리적, 화학적 변형을 통해 물리적인 성능이 저하된다. 이러한 콘크리트 구조물의 성능저하는 사용수명을 감소하기 때문에 합리적인 보수보강이 필요하다.
콘크리트 구조물의 성능저하에 합리적인 보수보강이 필요한 이유는?
콘크리트 구조물은 시공 후 다양한 원인에 의해 물리적, 화학적 변형을 통해 물리적인 성능이 저하된다. 이러한 콘크리트 구조물의 성능저하는 사용수명을 감소하기 때문에 합리적인 보수보강이 필요하다. 최근 콘크리트 구조물의 효율적인 보수을 위해, 부착성능을 향상시킨 하이브리드 보수재료에 대한 연구가 활발히 수행되어오고 있다.
유기보수재와 콘크리트의 장기적인 계면응력에 의하여 손상 부위가 다시 탈락되는 문제점은 무엇을 야기하는가?
,2007). 이러한 계면 부위의 손상은 기존 콘크 리트와 일체화에 영향을 주어 역학적 성능저하 및 수밀성능 감소를 일으킨다. 본 연구에서는 기존 콘크리트와의 부착성능 향상을 위해, 무기계 재료를 기본으로 폴리비닐 아세테이트 수지분말과 나일론 섬유를 이용한 하이브리드 보수재료를 개발하였다.
참고문헌 (5)
Shin, H-C., Kim, G-Y., Park, S-W., and Tanaka, K. (2006), Behavior or Crack of Repaired Zone in Concrete by Injection Epoxy Resin, MAGAZINE OF THE KOREA CONCRETE INSTITUTE, 16(5), 44-48.
Kim, J-P., Jeon, C-K., Chung, H., and Kim, H-S. (2007), Evaluation on the Performance of Nano Mixed Inorganic Repair Material for Crack Repair of Concrte Structures, Joumal of the Korea Society of Hazard Mitigation, 3(3), 33-39.
Ohama, Y. (1995), Handbook of Polymer-Modified Concrete and Mortars Properties and Process, Technology Noyes Publications.
Park, C-K., Lee, J-W., and Kim, D-H.(2012), Flexural Strength and Impact Resistance of Latex Modified fibers Reinforced Concrete. In Fall Conference of the Korea Concrete Institute, 29-30.
Park, Y-K., Joo, E-H., Lee, G-C., Byun, H-Y., Woo, J-W., and Han, C-G.(2007), Evaluation of Reinforced Materials and Epoxy Resins for Adhesion Repairing-Reinforced of RC Construction. The Korean Institute of Building Construction, 5(2), 183-186.
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